DE3835341A1 - Kreiselverdichter mit horizontaler teilungsebene - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kreiselverdichter mit horizontaler Teilungsebene nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Am erfolgreichsten kann die Erfindung in der Ein­ wellenbauart von Kreiselverdichtern erhöhter Leistung angewendet werden, bei denen die Verdichtung des Gases ohne dessen Kühlung während des Komprimierens erfolgt. Derartige Verdichter werden in der Hüttenindustrie bei­ spielsweise für die Windzuführung zu den Hochöfen, in der chemischen Industrie in z. B. Salpetersäute herstellenden technologischen Anlagen sowie in Erdöl und Gas verarbeitenden technologischen Anlagen weitge­ hend eingesetzt.

Zur Zeit steht wegen des zunehmenden Einsatzes von Kreiselverdichtern sowohl in herkömmlichen als auch in neu entwickelten Produktionsprozessen in der Weltpraxis des Verdichterbaus akut das Problem der Schaffung eines Kreiselverdichters erhöhter Wirtschaftlichkeit, verringerter Metallintensität und verminderten Herstellungsaufwandes bei hoher Betriebs­ sicherheit desselben.

Einige auf dem Gebiet des Verdichterbaus führende Firmen, beispielsweise "Dresser-Rand" (USA), "Demag" (BRD) u. a., sind bestrebt, das besagte Problem durch Entwicklung einer originellen Bauart von Verdichtungs­ stufen zu lösen. Solche Kreiselverdichter haben die Be­ zeichnung mehrwellige Kreiselverdichter bekommen. Trotz­ dem diese Maschinen gegenüber den einwelligen Kreisel­ verdichtern eine Reihe von Vorteilen in bezug auf Pro­ duktionskennwerte und betriebswirtschaftliche Kennzah­ len, nämlich die Abmessungen und das Gewicht, besit­ zen, habel sie eine komplizierte Konstruktion, erfor­ dern eine hohe Klasse der Herstellungsgenauigkeit und kennzeichnen sich durch schwere Bedienung während des Betriebes. Bei diesen Maschinen werden die erforderli­ chen Bedingungen der Verdichtung des Arbeitsmediums in jeder Stufe durch die Wahl einer optimalen Laufrad­ drehzahl für jede Stufe gewährleistet. Das Letztere ge­ stattet es, das Laufrad mit dem günstigsten Verhältnis der Breite des Laufrades am Austritt der Strömung zum Außendurchmesser desselben auszuführen, was den Ener­ gieaufwand für die Verdichtung des Arbeitsmediums her­ absetzt.

Jedoch geht die Bedeutung der vorstehend be­ schriebenen Vorteile des mehrwelligen Kreiselverdichters in vielem verloren wegen der komplizierten Bauweise von Kunfusorkanälen, die das Arbeitsmedium in die Stufe zu­ führen, und von Diffusorkanälen, die das Arbeitsmedium aus ihr ableiten, wodurch es schwer ist, hohe aerodyna­ mische Kenngrößen dieser Kanäle des Strömungsteils zu erzielen. Außerdem stellen alle Stufen des mehrwelli­ gen Kreiselverdichters Endstufen dar, die eine niedrige­ re Wirtschaftlichkeit als die Zwischenstufen haben. Alles das hemmt ihre weitgehende Verwendung in der In­ dustrie im Vergleich mit den einwelligen Kreiselver­ dichtern erhöhter Leistung, die sich durch einen wei­ ten Anwendungsbereich, eine einfache Konstruktion, eine gut bewährte Technologie ihrer Herstellung, die Möglich­ keit der Erzielung eines hohen polytropischen Wirkungs­ grades der Verdichtungsstufe, eine einfache Bedienung, eine qualitätsgerechte und mobile Durchführung von re­ glementmäßigen Reparaturarbeiten beim Betrieb auszeich­ nen.

Die Versuche, die Wirtschaftlichkeit bei verringer­ ter Metallintensiät und vermindertem Herstellungsauf­ wand zu erhöhen, führten zur Schaffung einer Bauart des Kreiselverdichters mit horizontaler Teilungsebene zum Verdichten von z. B. nitrosem Gas (siehe den Handbuch­ katalog K-3-69. Tsentrobezhnye kompressornye mashiny/ Kreiselverdichtermaschinen, NIIINFORMTYAZHMASH, Moskau 1970, S. 86, Fig. 60).

Im Gehäuse des Verdichters sind Verdichtungsstufen angeordnet, von denen die in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums erste Stufe mit dem Saugraum des Verdichters und die letzte mit dem Druckraum in Ver­ bindung steht. Jede der Stufen ist in einem Mantel untergebracht, bei dem die Außenfläche seiner Wand im Innenraum des Gehäuses Ringräume bildet, während die Innenfläche der Mantelwand den Durchströmkanal der Stu­ fe begrenzt, welcher mit dem Durchströmkanal der in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums nächst­ folgenden Stufe in Verbindung steht. Jeder Mantel ist mit dem Verdichtungsgehäuse verbunden. Zu ihrer Verbin­ dung ist an der Außenfläche der von der Längsachse des Verdichters am weitesten entfernten Mantelwand ein Ringbund ausgebildet, während an der Innenfläche des Gehäuses eine Ringnut eingearbeitet ist. Im folgenden wird eine derartige Verbindung als Zapfen-Nut-Verbin­ dung bezeichnet.

Jede Stufe außer der letzten enthält ein auf einer Antriebswelle gelagertes Laufrad, dessen Durch­ strömkanäle mit einem Diffusor in Verbindung stehen, der mit einem Rückleitapparat verbunden ist, welcher die in das Laufrad der nachfolgenden Stufe gelangende Strömung ausbildet. Die letzte Stufe enthält ein Lauf­ rad, das auf der genannten Welle gelagert ist und mit einem Diffusor in Verbindung steht, der mit dem Druck­ raum des Verdichters verbunden ist.

Die Technologie des Zusammenbaus des bekannten Ver­ dichters bedingt das Vorhandensein eines Axialspiels sowohl zwischen der Stirnfläche des Mantels und der Stirnfläche der Gehäusewand, die den Druckraum in der Verbindungszone desselben mit dem Durchströmkanal der ersten Stufe begrenzt, als auch zwischen den Stirnsei­ ten einer vorhergehenden und einer nachfolgenden Ver­ dichtungsstufe in der Verbindungszone der Durchströmka­ näle dieser Stufen.

Der Prozeß des Zusammenbaus des bekannten Ver­ dichters geht folgendermaßen vonstatten: zuerst bringt man in die untere Hälfte des Gehäuses die untere Hälfte des Mantels jeder Stufe ein und zentriert den letzteren in bezug auf die Längsachse des Verdichters unter Zuhilfe­ nahme einer falschen Welle, dann setzt man in die obere Hälfte des Gehäuses die andere Hälfte des Mantels der­ selben Stufe ein und zentriert den letzteren in bezug auf die Längsachse des Verdichters, worauf man die obere Gehäusehälfte mit der unteren in der horizontalen Tei­ lungsebene verbindet. Diese Reihenfolge des Zusammenbaus bedingt das Vorhandensein von Spielen in der horizonta­ len Teilungsebene der Mäntel von Verdichtungsstufen, erhöht den Arbeitsaufwand beim Zusammenbau und bei der Zentrierung der Mäntel im Verdichtergehäuse.

Das Auftreten von Spielen in der horizontalen Teilungsebene der Mäntel ist dadurch hervorgerufen, daß die Teilungsebene jeder Mantelhälfte mit der Ebene nicht zusammenfällt, die parallel zur genannten Teilungsebene ist und durch die Ausbohrachse von Basisflächen ver­ läuft, als welche man die Anordnungsstellen von Laby­ rinthdichtungen annimmt. Über die erwähnten Spiele fin­ det die Überströmung des Arbeitsmediums aus einem Ring­ raum mit höherem Druck in einen Ringraum mit niedrige­ rem Druck statt, was die Wirtschaftlichkeit des Verdich­ ters infolge einer Vergrößerung des Energieaufwandes für die Verdichtung des Arbeitsmediums herabsetzt, und zu einer Senkung der Leistung des Verdichters und zur Verminderung des Druckverhältnisses desselben führt. Infolge un­ kontrollierbarer Maßabweichungen der Verdichterteile, die durch den Einfluß der Verformung dieser Teile unter der Wirkung von bei ihrer Befestigung an Werzeugmaschi­ nen zur mechanischen Bearbeitung auftretenden Kräften, durch bleibende Wärmespannungen in Werkstücken, Ver­ minderung der Herstellungsgenauigkeit der Zapfen-Nut- Verbindungen mit der Vergrößerung der Durchmesser von Gehäusen und Mänteln, durch getrennte Bearbeitung der oberen und der unteren Gehäusehälfte und durch sonsti­ ge Faktoren bedingt sind, ist es unmöglich, die Kon­ gruenz der Oberfläche des "Zapfens" und der "Nut" si­ cherzustellen. Infolgedessen ist es beim Zusammenbau des Verdichters erforderlich, den "Zapfen" an die "Nut" manuell anzupassen, was zu einer groben Störung der Zap­ fen-Nut-Verbindung und folglich zur Zunahme der Über­ strömungen des Arbeitsmediums aus einem Ringraum mit höherem Druck in einen Ringraum mit niedrigerem Druck führt. Dies bewirkt eine noch größere Senkung der Wirt­ schaftlichkeit des Verdichters und eine Verschlechterung seiner Betriebsdaten.

Bei der bekannten Konstruktion des Verdichters wirkt außerdem auf den Mantel jeder Verdichtungsstufe eine vom Druckgefälle zwischen den Ringräumen herrüh­ rende Belastung ein. Als Folge davon, daß der Mantel eine horizontale Teilungsebene besitzt, übersteigt die Größe der Durchbiegung der Mantelwand in Richtung der Längsachse des Verdichters in der horizontalen Teilungs­ ebene etwa um das 2,5fache die Größe der Durchbiegung derselben Wand in der durch die Längsachse des Verdich­ ters gehenden Vertikalebene. Hierbei erfahren die Ele­ mente einer jeden Stufe in radialer und tangentialer Richtung ungleichmäßige Zug- und Biegespannungen, die erstens einen Ermüdungsbruch von Diffusorschaufeln, Nieten, Stiftschrauben u. a. m. herbeiführen und zweitens eine Störung der Ebenheit der horizontalen und der ver­ tikalen Teilungsebene der Stufe hervorrufen, welche zur Bildung von neuen und zur Vergrößerung von in den Tei­ lungsebenen vorhandenen Spielen führt. Dies bedingt nicht nur Überströmungen des Arbeitsmediums aus einem Ring­ raum mit höherem Druck in einen Ringraum mit niedrigerem Druck, sondern verursacht zusätzliche Überströmungen des Arbeitsmediums innerhalb der Verdichtungsstufe aus der Zone erhöhten Drucks hinter dem Diffusor in die Zone verminderten Druck vor dem Diffusor. Das letztere führt wegen einer ungleichmäßigen Überströmung des Arbeitsmediums in der Umfangsrichtung zum Auftreten einer sich größenmäßig ändernden Belastung, die auf das Laufrad einwirkt und einen Ermüdungsbruch des Lauf­ rades bewirkt.

Des weiteren vergrößert in der bekannten Bauart des Verdichters die Notwendigkeit der mechanischen Bearbei­ tung des Gehäuses am Innendurchmesser und der Mantelwän­ de am Außendurchmesser sowohl das Gewicht der Rohlin­ ge für das Gehäuse und die Mäntel von Stufen als auch den Herstellungsaufwand derselben infolge von großen, für die mechanische Bearbeitung angesetzten Zugaben.

Es sei auch bemerkt, daß die Zentrierung jeder Mantelhälfte in jeder Gehäusehälfte in bezug auf die Längsachse des Verdichters den Arbeitsaufwand beim Zusammenbau des Verdichters erhöht, die Genauigkeit der Zentrierung herabmindert und den Einsatz einer Sonderausrüstung, beispielsweise einer falschen Welle und eines speziellen Meßzeuges, erfordert.

Schließlich machen die vorhandenen Zapfen-Nut- Verbindungen die Maßkette entlang der Längsachse des Verdichters zwischen dem Gehäuse, den Mänteln der Ver­ dichtungsstufen und der Welle mit den Laufrädern kom­ plizierter, was eine umfassende Vereinheitlichung von Gehäusen, Mänteln, Diffusoren, Rückleitapparaten, Wel­ len, Dichtungen und Laufrädern verhindert.

Eine teileweise Beseitigung von Ursachen, die eine Senkung der Wirtschaftlichkeit des Verdichters, seine erhöhte Metallintensität und seinen erhöhten Herstel­ lungsaufwand hervorrufen, wurde in der Konstruktion eines einwelligen Kreiselverdichters mit horizontaler Teilungsebene erzielt (SU, A, 8 59 683).

Der bekannte Verdichter enthält ein Gehäuse, in dessen Innerem Verdichtungsstufen angeordnet sind, von denen die in der Bewegungsrichtungs des zu verdichtenden Mediums erste Stufe mit dem Saugraum des Verdichters und die letzte mit dem Druckraum in Verbindung steht. Jede der Stufen befindet sich in einem Mantel, bei dem die Außenfläche seiner Wand im Innenraum des Ge­ häuses Ringräume bildet, während die Innenfläche der Mantelwand den Durchströmkanal der Stufe begrenzt, wel­ cher mit dem Durchströmkanal der in der Bewegungs­ richtung des zu verdichtenden Mediums nachfolgenden Stu­ fen in Verbindung steht. Die Verbindung jedes Mantels mit dem Verdichtergehäuse ist mittels einer Zapfen- Nut-Verbindung hergestellt.

Jede Stufe außer der letzten enthält ein Laufrad, das auf einer Antriebswelle gelagert ist und mit einem Diffusor in Verbindung steht, der mit einem Rückleit­ apparat verbunden ist, welcher die in das Laufrad der nächstfolgenden Stufe gelangende Strömung ausbildet.

Die letzte Stufe enthält ein Laufrad, das auf der genannten Welle gelagert ist und mit dem Diffusor in Verbindung steht, welcher mit dem Druckraum des Ver­ dichters verbunden ist.

Zur Verhinderung einer Durchbiegung der Wand des Mantels jeder Stufe in Richtung der Verdichterlängsachse sind ein geteilter Ring, der in einer Ringnut des Mantels untergebracht ist, welche an der Stirnfläche des letzteren eingearbeitet ist, die der Stirnfläche des Mantels der benachbarten Stufe in der Verbindungs­ zone der Durchströmkanäle dieser Stufen zugewandt ist, und ein geteilter Metallring vorgesehen, der in einer Ringnut der Stirnfläche der Gehäusewand untergebracht ist, welche den Saugraum in der Verbindungszone des­ selben mit dem Durchströmkanal der ersten Stufe begrenzt. Jeder Metallring hat eine Teilungsebene, die mit der horizontalen Teilungsebene des Mantels zusammenfällt.

Während des Zusammenbaus des Verdichters, der ähnlich dem Zusammenbau der vorstehend behandelten Verdichterbauart durchgeführt wird, nimmt man nach dem Arbeitsgang der Zentrierung der Mantelhälften im Ge­ häuse des Einsetzen der Metallhalbringe in die halbring­ förmigen Nuten an den Stirnflächen der Mäntel und in die halbringförmige Nut an der Stirnfläche der den Saugraum begrenzenden Gehäusewand vor.

Infolgedessen wird die auf jeden der Mäntel der Verdichtungsstufen wirkende, vom Druckgefälle zwischen den Ringräumen herrührende Belastung auf das Gehäuse sowohl über die Zapfen-Nut-Verbindungen als auch über die Metallringe übertragen. Dies gestattet es, die Dicke der Wände der Mäntel zu verringern und ihre in der Umfangsrichtung ungleichmäßige Durchbiegung in der An­ ordnungszone der Labyrinthdichtungen, des Laufrades und der Welle auszuschließen, was die Metallintensität der Mäntel verringert und die Betriebssicherheit der Labyrinthdichtungen des Laufrades und der Welle erhöht.

Allerdings besitzt der bekannte Verdichter eine verminderte Wirtschaftlichkeit und gewährleistet keine zeitliche Konstanz der vom Verbraucher geforderten Parameter in bezug auf Leistung, Druck und Leitungs­ bedarf, da in ihm Überströmungen des Arbeitsmediums aus Ringräumen mit höherem Druck in Ringräume mit niedri­ gerem Druck und Überströmungen des Arbeitsmediums innerhalb der Verdichtungsstufe aus der Zone erhöhten Drucks hinter dem Diffusor in die Zone erniedrigten Drucks vor dem Diffusor sowie durch die Störung der Ringförmigkeit der Spiele in den Dichtungen bedingte erhöhte Überströmungen über die Labyrinthdichtungen der Laufräder und der Welle nicht ausgeschlossen sind.

Darüber hinaus besitzt der bekannte Verdichter eine erhöhte Metallintensität und einen erhöhten Her­ stellungsaufwand wegen der vorhandenen Zapfen-Nut- Verbindungen, die unter anderem die Vereinheitlichung von Gehäusen, Mänteln, Diffusoren, Rückleitapparaten, Wellen, Dichtungen, Laufrädnern verhindern. Des weiteren weist der bekannte Verdichter eine verminderte Betriebs­ sicherheit wegen vorhandener Wechselspannungen in den Elementen der Verdichtungsstufe auf, die durch das Vor­ handensein eines Druckgefälles zwischen den Ringräumen bedingt sind und Ermüdungsbrüche von Diffusorschaufeln, Nieten, Schraubenbolzen, Schweißverbindungen und sonstigen Elementen hervorrufen.

Schließlich ist auf einen erhöhten, durch die Zentrierung jeder Mantelhälfte in jeder Gehäusehälfte bedingten Arbeitsaufwand beim Zusammenbau des bekannten Verdichters hinzuweisen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde, einen Kreiselverdichter zu schaffen, dessen Bauart gleiche Drücke in den Ringräumen zwischen den Verdichtungsstufen sicherstellt und Überströmungen des Arbeitsmediums aus jedem Ringraum in den Strömungs­ teil der Verdichtungsstufe und aus dem einen Ringraum in den anderen entlang der Längsachse des Verdichters beseitigt, was eine Erhöhung der Wirtschaftlich­ keit bei verringerter Metallintensität und verminder­ tem Herstellungsaufwand und bei hoher Betriebssicher­ heit des Verdichters gewährleistet.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Eine solche konstruktive Lösung des Verdichters mit horizontaler Teilungsebene erhöht seine Wirtschaft­ lichkeit, d. h. vergrößert den Wirkungsgrad des Ver­ dichters in allen Betriebszuständen desselben von der minimalen bis zur maximalen Leistung, gewährleistet die zeitliche Konstanz der vom Verbraucher geforderten Pa­ rameter in bezug auf Leistung, Druck und Leistungs­ bedarf, mindert die Metallintensität und den Herstel­ lungsaufwand des Verdichters herab und erhöht seine Be­ triebssicherheit.

Die Erhöhung des Wirkungsgrades des Verdichters wird durch Beseitigung des Druckgefälles des Arbeits­ mediums zwischen den Ringräumen der Verdichtungsstufen aufgrund des Verzichts auf die ringförmigen Zapfen-Nut- Verbindungen jedes Mantels mit dem Gehäuse erzielt, was wegen der Isolierung des Durchströmkanals jeder Stufe gegenüber dem Ringraum in der Verbindungszone desselben mit dem Durchströmkanal der benachbarten Stufe möglich gewor­ den ist. Das letztere gewährleistet, daß in allen Ringräumen ein gleicher Druck, welcher dem Förderdruck gleich ist, aufrechterhalten wird, was über die Ober­ fläche des Mantels gleichmäßig verteile Kräfte erzeugt, die eine dichtende Wirkung auf die Stoßverbindung der Wände, von denen an einer die Schaufeln des Diffusors und an der anderen die Schaufeln des Rückleitapparates befes­ tigt sind, sowie auf die Stoßverbindung des oberen und des unteren Gehäuseteils ausüben.

Die genannten Kräfte entlasten die Befestigungs­ elemente, welche die Diffusorschaufeln mit den Mantel­ wänden verbinden, die Befestigungselemente, welche die Schaufeln des Rückleitapparates mit den Mantelwänden verbinden, und die Befestigungselemente, welche den Diffusor mit dem Rückleitapparat verbinden.

Diese Kräfte vermindern außerdem den Einfluß von dynamischen Belastungen, die beispielsweise beim Pumpen durch Druckpulsationen des Mediums in den Ring­ räumen des Gehäuses und in der sich in Durchströmkanal bewegenden Strömung hervorgerufen sind, auf die ge­ nannten Befestigungselemente, was die konstruktive Ermüdungsfestigkeit erhöht und einen Ermüdungsbruch der Befestigungselemente verhindert.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Konstruktion gewährleistet eine Reihenfolge des Zusammenbaus, bei der man den im unteren Teil des Gehäuses eingesetzten unteren Mantelteil jeder der Stufen mit dem oberen Man­ telteil längs der horizontalen Teilungsebene verbindet, worauf man den oberen Gehäuseteil mit dem unteren längs der horizontalen Teilungsebene verbindet, was das Auf­ treten von Spielen in der horizontalen Teilungsebene der Mäntel der Verdichtungsstufen sowohl beim Zusammen­ bau als auch während des Betriebs ausschließt. Dies bedingt die zeitliche Konstanz der vom Verbraucher ge­ forderten Parameter in bezug auf Leistung, Druck und Leistungsbedarf.

Das Fehlen der Zapfen-Nut-Verbindung des Gehäuses und des Mantels jeder Verdichtungsstufe bietet die Mög­ lichkeit, die mechanische Bearbeitung der Innenfläche des Gehäuses und der Außenfläche der Mantelwände aus­ zuschließen, was die Metallintensität des Verdichters um 25 bis 30% und den Herstellungsaufwand desselben um 30 bis 40% herabmindert. Dies vereinfacht auch die Her­ stellungstechnologie des Verdichters, verbessert die Fertigungsgerechtheit der Konstruktion des Gehäuses und der Mäntel, erlaubt den Einsatz von Gesenkschmiede­ stücken für Einzelteile, reduziert den Zyklus der Her­ stellung von Verdichterelementen und gewährleistet die Bequemlichkeit und den minimalen Arbeitsaufwand während des Zusammenbaus des Verdichters.

Das Fehlen eines auf den Mantel jeder Stufe wir­ kenden Druckgefälles verhindert, daß Biegemomente an den Wänden der Mäntel und an deren Befestigungselemente auftreten, was es gestattet, die Wände der Mäntel dün­ ner zu machen und die Befestigungselemente, welche die Teile der Verdichtungsstufe miteinander verbinden, zu entlasten.

Das Fehlen der ringförmigen Zapfen-Nut-Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Mantel jeder Stufe gestat­ tet es, die Mäntel der Verdichtungsstufen im Gehäuse unabhängig voneinander unterzubringen, was die Meßket­ te entlang der Längsachse des Verdichters vereinfacht. Dies beseitigt Hindernisse auf dem Wege der Vereinheit­ lichung der konstruktiven Lösungen von Kreiselverdich­ tern und gewährleistet die Schaffung von vereinheit­ lichten technologischen Prozessen und bietet umfassen­ de Möglichkeiten zur Realisierung technischer Typen­ lösungen von Gehäusen, Verdichtungsstufen, Wellen, Laufrädern, Dichtungen sowohl in Verdichtern dergleichen Baugröße, welche die Arbeitsmedien mit unterschiedli­ chen physikalisch-chemischen Eigenschaften verdichten, als auch in Verdichtern verschiedener Baugrößen, die ein und dasselbe Arbeitsmedium verdichten.

Dadurch, daß die Zapfen-Nut-Verbindung zwischen dem Gehäuse und den Mänteln fehlt, wird es möglich, den Einfluß von Kraft- und Wärmeverformungen des Gehäuses auf die Mäntel der Verdichtungsstufen und folglich auf den Zustand von Dichtungseinrichtungen der Verdichtungs­ stufen vollständig auszuschließen sowie eine stabile qualitätsgerechte und zuverlässige Arbeit der Verdichter sicherzustellen.

Es empfiehlt sich, daß zur Isolierung des Durch­ strömkanals jeder Stufe gegenüber dem Ringraum mit Ausnahme der ersten Stufe eine Dichtungseinrichtung vorgesehen ist, die an der Stirnfläche des Mantels einer vorhergehen­ den Stufe angebracht ist, wobei diese Stirnfläche der Stirn­ fläche des Mantels einer nachfolgenden Stufe in der Verbindungszone der Durchströmkanäle dieser Stufe zuge­ wandt ist, während der erste Ringraum vom Saugraum des Verdichters mittels einer Dichtungseinrichtung isoliert ist, die an der Stirnfläche der Gehäusewand angebracht ist, welche den Saugraum in der Verbindungs­ zone desselben mit dem Durchströmkanal der ersten Ver­ dichtungsstufe begrenzt.

Eine derartige konstruktive Ausführung des Ver­ dichters erlaubt es, Überströmungen des verdichteten Mediums aus jedem Ringraum, der unter dem Förderdruck steht, in den Durchströmkanal der Verdichtungsstufe in der Verbindungszone der Stirnflächen der Mäntel der be­ nachbarten Stufen und in der Verbindungszone der Stirn­ fläche der Gehäusewand, die den Saugraum begrenzt, mit der Stirnfläche des Mantels der ersten Stufe auszu­ schließen.

Die Anbringung der Dichtungseinrichtung an der Stirnfläche einer der Mantelwände gestattet es, die Größe des abzudichtenden Spiels zwischen einem Hohlraum erhöhten Drucks und einem Hohlraum erniedrigten Drucks wesentlich zu verringern, und isoliert zuverlässig den Durchströmkanal jeder Stufe vom Ringraum.

Es ist zweckmäßig, daß die Dichtungseinrichtung einen Ring, der in einer an der Stirnfläche des Mantels eingearbeiteten Ringnut untergebracht ist, und ein Mit­ tel zur Verschiebung desselben entlang der Längsachse des Verdichters einschließt.

Eine solche konstruktive Ausführung der Dichtungs­ einrichtung gewährleistet deren genaue Anordnung im Man­ tel und einen einfachen Zusammenbau des Verdichters im ganzen. Dies erklärt sich dadurch, daß die erfindungs­ gemäße Dichtungseinrichtung wegen des vorhandenen Spiels zwischen den Stirnflächen der Mäntel beim Zusam­ menbau und bei der Zentrierung die freie Unterbringung der Mäntel im Gehäuse nicht behindert und nach dem Zu­ sammenbau eine zuverlässige Abdichtung des erwähnten Spiels durch Verschiebung des Ringes entlang der Längs­ achse des Verdichters bis zum Anschlag gegen die Stirn­ fläche des benachbarten Mantels und durch Erzeugung einer Dichtkraft mittels Spreizelementen, beispielsweise Federn, gewährleistet.

Die Zuverlässigkeit der Abdichtung wird dadurch erhöht, daß jeder Ring mit Dichtelementen versehen ist, von denen das eine in einer Rille aufgenommen ist, die an der Stirnfläche des Ringes eingearbeitet ist, welche der Stirnfläche des Mantels der benachbarten Stufe zu­ gewandt ist, und das andere in einer Rille aufgenommen ist, die an der mit der Wand der Ringnut des Mantels zusammenwirkenden zylindrischen Oberfläche des Ringes eingearbeitet ist.

Die Dichtelemente ermöglichen es, den Ringraum mit einem erhöhten Druck, welcher dem Druck im Druck­ raum gleich ist, vom Durchströmkanal der Stufe mit einem erniedrigten Druck, welcher dem Druck vor jeder der Verdichtungsstufen gleich ist, zuverlässig zu isolieren. Dies wird dadurch erreicht, daß die elastischen Elemente eventuelle Abweichungen der erwähnten Stirnfläche der Mäntel und des Gehäuses von der Parallelität zueinander und von der Perpendikularität derselben zur Längsachse des Verdichters, die während der Arbeit des letzteren sowohl wegen der entstehenden Verformung des Gehäuses und der Mäntel durch vom Druck des zu verdichtenten Mediums herrührende Kräfte als auch wegen der durch eine Erhöhung der Temperatur des zu verdichtenden Me­ diums während der Verdichtung bedingten Wärmeverformun­ gen auftreten, kompensieren.

Es ist zweckmäßig, daß im Gehäuse auf der Seite der horizontalen Teilungsebene im unteren Gehäuseteil symmetrisch in bezug auf eine durch die Längsachse des Gehäuses gehende Vertikalebene eine Nut eingearbeitet ist, die nach der Seite des Mantels der Stufe hin offen ist, wobei in der horizontalen Teilungsebene des Man­ tels ein Ansatz ausgeführt ist, der die axiale Ver­ schiebung des Mantels verhindert, sich in einer von der Längsachse des Mantels am weitesten entfernten Zone be­ findet und in der Nut so angeordnet ist, daß seine dem oberen Teil des Gehäuses zugewandte Fläche sowohl mit der Teilungsebene des Mantels als auch mit der Teilungsebene des Gehäuses zusammenfällt.

Dies gewährleistet eine hohe Genauigkeit der An­ ordnung des Mantels jeder Verdichtungsstufe entlang der Längsachse des Verdichters und schließt die Mög­ lichkeit zur infolge von Kraft- und Wärmeverformungen entstehenden Schiefstellung der Mäntel in der hori­ zontalen Teilungsebene sowohl beim Zusammenbau als auch bei der Arbeit des Verdichters aus. Hierbei fixiert der obere Teil des Gehäuses zuverlässig die Lage des Mantels im Gehäuse, indem er das Auftreten eines Spielraumes zwischen dem Ansatz und dem Gehäuse in vertikaler Richtung verhindert und die Größe des obe­ ren und des unteren Spiels in der Labyrinthdichtung des Laufrades und der Welle in einem vorgegebenen Bereich stabil aufrechterhält. Das Letztere vermindert Überströmungen des Arbeitsmediums über die Dichtungen und erhöht den Wirkungsgrad des Verdichters.

Es ist notwendig, daß in der Nut eine Einlage ange­ ordnet ist, bei welcher eine ihrer Wände mit der Stirnwand der Nut zusammenwirkt, während die andere, der einen Wand gegenüberliegende Wand mit einem über sie vorstehenden Anschlag versehen ist, dessen Stirnfläche in bezug auf die ihr zugewandte Stirnfläche des Ansatzes mit einem Spielraum angeordnet ist, welcher der Größe der zulässigen Verschiebung des Mantels in der zur Längsachse des Verdichters senkrech­ ten Richtung gleich ist.

Diese Ausführung des Verdichters gewährleistet während seiner Arbeit eine Selbstzentrierung der Dichtungen der Laufräder und der Verdichterwelle. Bei der Wärmeausdehnung jedes Mantels in der horizontalen Teilungsebene wird stets eine Vergrößerung des kleine­ ren Radialspiels zwischen der Fassung der Labyrinth­ dichtung und der Welle und eine Verringerung des ge­ genüberliegenden größeren Radialspiels stattfinden. Dies ist dadurch bedingt, daß bei der Wärmeausdehnung jedes Mantels der letztere zuerst den kleineren Spielraum zwischen dem Anschlag der Einlage und der Stirnfläche des Ansatzes und dann den größeren Spielraum zwischen der Stirnfläche des anderen Ansatzes und dem An­ schlag der anderen Einlage beseitigt.

Dies vereinfacht wesentlich den Prozeß des Zusam­ menbaus des Verdichters, weil es gleichgültig geworden ist, wie beim Zusammenbau die untere Mantelhälfte im Gehäuse angeordnet ist: gleichachsig mit der Welle oder exzentrisch zu der letzteren.

Es ist wünschenswert, daß der Anschlag aus aus­ tenitischem Stahl besteht. Die Verwendung von austeniti­ schem Stahl für den Anschlag ist durch seine hohe Pla­ stizität bedingt. Bei der Selbstzentrierung der Mäntel erfolgt die Quetschung der Anschläge um eine Größe, die im wesentlichen gleich ist dem Maß der wärmebe­ dingten Verschiebung des Mantels in Richtung senkrecht zur Längsachse des Verdichters in der horizontalen Teilungsebene desselben. Dies führt dazu, daß das Radialspiel zwischen der Fassung der Labyrinthdichtung und der Welle und das Spiel zwischen der Fassung der Dichtung und dem Laufrad im Grunde ringförmig wird, was Überströmungen des Mediums über die Labyrinthdichtungen aus Hohlräumen mit erhöhtem Druck in Hohlräume mit erniedrigtem Druck vermindert.

Es empfiehlt sich, den Innenraum des Gehäuses mit dem Druckraum mittels einer außerhalb des Verdichters liegenden Leitung zu verbinden. Eine derartige Lö­ sung ist in denjenigen Fällen besonders günstig, wo der Druckraum von dem Innenraum des Gehäuses isoliert ist. Dadurch wird es möglich, den Einfluß von Druck­ pulsationen im Druckraum beispielsweise beim Pumpen vollständig auszuschließen, weil die erwähnten Pulsa­ tionen in der Leitung abklingen.

Von Vorteil ist, wenn an der Leitung eine Ein­ richtung zur Messung der Durchsatzmenge des zu ver­ dichtenden Mediums angebracht ist.

Solch eine Ausführung des Verdichters gestattet es, den Zustand des Strömungsteils des Verdichters während seines Betriebes durch Überwachung des Arbeitsmedium­ durchsatzes durch die erwähnte Leitung zu diagnos­ tizieren. Das Fehlen eines Durchsatzes zeugt davon, daß die Stoßverbindung der Wände jedes Mantels, die Stoß­ verbindung der oberen und der unteren Hälfte jedes Man­ tels und die Dichtungseinrichtung zur Isolierung des Durchströmkanals jeder Verdichtungsstufe vom Ringraum die erforderliche Dichtheit gewährleisten und Über­ strömungen des Arbeitsmediums aus Hohlräumen mit erhöh­ tem Druck in Hohlräume mit erniedrigtem Druck aus­ schließen.

Der Arbeitswirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verdichters kann erhöht werden, wenn an der Leitung ein Wärmeaustauscher installiert ist, der vor der Ein­ richtung zur Messung der Durchsatzmenge des zu verdich­ tenden Mediums - gesehen in der Strömungsrichtung des letzteren - angeordnet ist.

Die Verwendung eines Wärmeaustauschers ist beson­ ders günstig, wenn der Verdichter gemäß der Erfindung eine hohe Temperatur des Arbeitsmediums, z. B. über 300°C, am Austritt hat. Die Zuführung des im Wärme­ austauscher gekühlten zu verdichtenden Mediums in den Innenraum des Gehäuses schließt eine zusätzliche Er­ wärmung des zu verdichtenden Mediums im Durchström­ kanal jeder Verdichtungsstufe aus, was die Stabilität des gasdynamischen Kennlinien des Verdichters gewähr­ leistet.

Ein für die Luftzufuhr in einen Hochofen bestimmter Kreisverdichter mit drei Verdichtungsstufen, ausge­ führt gemäß der Erfindung, hat im optimalen Betriebs­ zustand eine Drehzahl der Welle von 5000 U/min, eine auf die Saugverhältnisse bezogene Leistung von 2400 m³/min (beim Anfangsdruck der in die erste Ver­ dichtungsstufe gelangenden Luft von 1 bar und bei der Temperatur derselben von 20°C), einen Druck der aus dem Druckraum austretenden Luft von 4 bar, einen Leistungsbedarf von 8500 kW und einen polytropischen Wirkungsgrad von 86%. Des weiteren weist der erfindungs­ gemäße Verdichter eine um 25 bis 30% geringere Metall­ intensität und einem um 30 bis 40% kleineren Herstel­ lungsaufwand auf und kennzeichnet sich durch Einfach­ heit und hohe Genauigkeit von Montagearbeiten im Ver­ gleich mit den bekannten Konstruktionen von Verdich­ tern ähnlicher Zweckbestimmung.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform des Kreisverdichters im Axialschnitt;

Fig. 2 den Schnitt II-II von Fig. 1;

Fig. 3 die untere Hälfte des Mantels einer Zwischen-Verdichtungsstufe im Axialschnitt;

Fig. 4 die untere Hälfte des Mantels der letzten Verdichtungsstufe verbunden mit dem Druckraum des Ver­ dichters im Axialschnitt;

Fig. 5 einen Teil des Mantels mit einer Dichtungs­ einrichtung im Axialschnitt;

Fig. 6 eine Ansicht in Pfeilrichtung D von Fig. 5;

Fig. 7 eine im unteren Teil des Gehäuses eingear­ beitete Nut mit in ihr angeordnetem Ansatz der unte­ ren Mantelhälfte im Radialschnitt;

Fig. 8 eine Ansicht in Pfeilrichtung E von Fig. 7 bei abgenommenem oberen Gehäuseteil;

Fig. 9 einen Teil des Mantels mit einer Dichtungs­ einrichtung beim Zusammenbau des Kreiselverdichters und

Fig. 10 eine zweite Ausführungsform des Kreisel­ verdichters im Axialschnitt.

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Kreiselverdichter, der beispielsweise für die Windzuführung in einen Hochofen bestimmt sein kann, hat ein Gehäuse 1 mit horizontaler Teilungsebene A-A, in dem drei Verdichtungsstufen 2 und 2 a angeordnet sind, von denen die in der Strömungsrichtung eines zu verdichtenden Mediums erste Stufe 2 mit dem Saugraum 3 des Kreiselverdichters und die letzte 2 a mit dem Druckraum 4 in Verbindung steht.

Jede der Stufen 2 ist in einem mit dem Gehäuse 1 verbundenen Mantel 5 untergebracht. Die Außenfläche der Wand jedes Mantels 5 bildet im Innenraum 6 des Ge­ häuses 1 Ringräume 7, während die Innenfläche der Wand des Mantels 5 einen Durchströmkanal 8 der Verdichtungs­ stufe 2 begrenzt, welcher mit dem Durchströmkanal 8 der in der Strömungsrichtung des zu verdichtenden Me­ diums nachfolgenden Verdichtungsstufe 2 a in Verbindung steht. Die letzte Verdichtungsstufe 2 a ist in einem mit dem Gehäuse 1 verbundenen Mantel 5 a untergebracht. Die Außenfläche der Wand des Mantels 5 a begrenzt im Innenraum 6 des Gehäuses 1 einen Ringraum 7, während die Innenfläche der Wand des Mantels 5 a einen Durch­ strömkanal 8 a begrenzt, der an dem einen Ende mit dem Durchströmkanal 8 der vorhergehenden Verdichtungs­ stufe 2 und an dem anderen mit dem Druckraum 4 in Ver­ bindung steht. Der Durchströmkanal 8 jeder Verdich­ tungsstufe 2 und der Durchströmkanal 8 a der Verdichtungs­ stufe 2 a sind von dem Ringraum 7 isoliert, der mit den anderen Ringräumen 7 entlang der Innenfläche 9 des obe­ ren Teils 1 a und des unteren Teils 1 b des Gehäuses 1 verbunden ist. Der Innenraum 6 des Gehäuses 1 steht mit dem Druckraum 4 des Verdichters in Verbindung. Der Saugraum 3 des Verdichters ist mittels eines Ansaug­ stutzens 10 mit einer nicht gezeigten Luftzuführungsleitung verbunden, während der Druckraum 4 mit einem Verbraucher in Verbindung steht. Im Saugraum 3 befindet sich ein Leitapparat, der mit der Gehäuse 1 verbunden ist und krummlinige Schaufeln 11 aufweist, die eine axialsymmetrische Luftströmung ausbilden, welche dem Laufrad 12 der ersten Verdichtungsstufe 2 zugeführt wird.

Der Durchströmkanal 8 jeder Verdichtungsstufe 2 ist durch das Laufrad 12, einen beschaufelten Diffu­ sor 13 und einen Rückleitapparat 14 gebildet, welche in der Bewegungsrichtung der zu verdichtenden Luft­ strömung aufeinanderfolgend angeordnet sind.

Der Durchströmkanal 8 a der letzten Verdichtungs­ stufe 2 a ist durch das Laufrad 12 und den beschaufelten Diffusor 13 gebildet.

Jedes Laufrad 12 ist auf einer Antriebswelle 15 an­ geordnet, die von einer (nicht gezeichneten) Dampftur­ bine von 12 MW Leistung umlaufend angetrieben wird.

Der Mantel 5 jeder Verdichtungsstufe 2 besitzt eine Teilungsebene B-B (Fig. 3), die zur Längs­ achse des Verdichters senkrecht ist, und eine Teilungs­ ebene C-C (Fig. 2), die mit der horizontalen Tei­ lungsebene A-A des Gehäuses 1 zusammenfällt. Die vertikale Teilungsebene B-B (Fig. 3) teilt den Man­ tel 5 in zwei Hohlräume auf, von denen in dem einen die Schaufeln 16 des Diffusors 13 und in dem anderen die Schaufeln 17 des Rückleitapparates 14 untergebracht sind. Der Durchströmkanal des Diffusors 13 ist durch die Außenwand 18 des Mantels 5 und die Innenwand 19 des Diffusors 13 begrenzt. Der Durchströmkanal des Rückleitapparates 14 ist durch die Außenwand 20 des Mantels 5 und die Innenwand 21 begrenzt. Die Schau­ feln 16 des Diffusors 13 sind mittels Schraubenbol­ zen 22 und Muttern 23 an der Wand 18 und an der Wand 19 befestigt. Die Schaufeln 17 des Rückleitapparates 14 sind mittels Schraubenbolzen 24 und Muttern 25 an der Wand 20 und der Wand 21 befestigt. Der Diffusor 13 und der Rückleitapparat 14 sind längs der vertikalen Teilungsebene B-B mittels Stiftschrauben 26 und Muttern 27 miteinander verbunden und bilden die obere Hälfte 5 b und die untere Hälfte 5 c des Mantels 5, welche durch (in Fig. nicht gezeigte) Stiftschrauben und Muttern miteinander verbunden sind.

Der Mantel 5 a der letzten Verdichtungsstufe 2 a besitzt nur die horizontale Teilungsebene C-C.

Zur Isolierung jedes Durchströmkanals 8 der Zwi­ schen-Verdichtungsstufe 2 und des Durchströmkanals 8 a der letzten Verdichtungsstufe 2 a von dem Ringraum 7 außer dem ersten ist eine Dichtungseinrichtung 28 vor­ gesehen, die an der Stirnfläche 29 des Mantels 5 der vorhergehenden Verdichtungsstufe 2 angebracht ist, wobei diese Stirnfläche der Stirnfläche des Mantels 5 der nachfolgenden Verdichtungsstufe 2 in der Verbindungs­ zone der Durchströmkanäle 8 dieser Verdichtungsstufen 2 oder der Stirnfläche des Mantels 5 a der letzten Ver­ dichtungsstufe 2 a zugewandt ist.

Der erste Ringraum 7 (Fig. 1) ist von dem Saug­ raum 3 des Verdichters durch die Dichtungseinrichtung 28 isoliert, die an der Stirnfläche 30 der Wand des Ge­ häuses 1 angebracht ist, welche den Saugraum 3 in der Verbindungszone desselben mit dem Durchströmkanal 8 der ersten Verdichtungsstufe 2 begrenzt.

Der Druckraum 4 (Fig. 4) des Verdichters ist von einem hinter dem Laufrad 12 der letzten Verdichtungs­ stufe 2 a befindlichen Hohlraum 31 mittels einer Dich­ tungseinrichtung 28 a isoliert, die an der Stirnfläche 32 der Wand 19 a des Diffusors 13 angebracht ist, welche den Druckraum 4 begrenzt.

Zur Verminderung von Axialkräften, die auf ein nicht gezeigtes Drucklager auf der Seite der Laufräder 12 wirken, ist auf der Welle 15 des Verdich­ ters ein Entlastungskolben 33 angebracht. Zur Vermeidung einer Überströmung des zu verdichtenden Mediums, beispielsweise Luft, aus dem Hohlraum 31 hinter dem Laufrad 12 in den hinter dem Kolben 33 befindlichen Hohlraum 34, der mit dem Saugraum 3 (Fig. 1) verbunden ist, ist eine Labyrinthdichtung 35 (Fig. 4) vorgesehen, deren Fassung 36 kon­ zentrisch zum Kolben 33 angeordnet und mit dem Gehäu­ se 1 verbunden ist. Zur Verhinderung einer Verschie­ bung des Kolbens 33 in axialer Richtung ist ein Fest­ stellring 37 vorgesehen.

Die Dichtungseinrichtung 28 schließt einen Ring 38 (Fig. 5) der in einer an der Stirnfläche 29 des Mantels 5 eingearbeiteten Ringnut 39 untergebracht ist, und ein Mittel zur Verschiebung des Ringes 38 entlang der Längs­ achse des Verdichters ein. Dieses Mittel besteht beispielsweise aus Federn 40. Um zu verhin­ dern, daß der Ring 38 aus der Nut 39 herausfällt, ist er mit einem ringförmigen Absatz 41 versehen, der mit gleichmäßig über die Stirnfläche 29 des Mantels 5 verteilten Anschlagleisten 42 zusammenwirkt, welche in Rillen 43 (Fig. 6) angeordnet sind. Jede Anschlag­ leiste 42 ist am Mantel 5 mittels Schraubenbolzen 44 befestigt. Der Ring 38 der Dichtungseinrichtung 28 ist mit zwei Dichtelementen 45, 46 versehen, von denen das eine 45 sich in einer Rille 47 befindet, die an der Stirnfläche des Ringes 38 eingearbeitet ist, welche der Stirnfläche der Außenwand 18 (Fig. 3) des Mantels 5 der nachfolgenden Verdichtungsstufe 2 zugewandt ist. Das andere Dichtelement 46 (Fig. 5) befindet sich in einer Rille 48, die in der Zylinderfläche des Ringes 38 eingearbeitet ist, welche mit der Wand der Ringnut 39 zusammenwirkt.

Die Dichtungseinrichtung 28 a (Fig. 4) schließt einen Ring 38 a, der in einer in der Stirnfläche 32 der Wand 19 a eingearbeiteten Ringnut 39 a untergebracht ist, und ein Mittel zur Verschiebung des Ringes 38 a entlang der Längsachse des Verdichters ein, welches in Form von Federn 40 a ausgebildet ist. Der Ring 38 a ist mit ei­ nem ringförmigen Absatz 41 a versehen, der mit An­ schlagleisten 42 a zusammenwirkt, welche an der Wand 19 a mittels nicht gezeigter Schraubenbolzen befestigt sind. Der Ring 38 a ist mit Dichtelementen 45 a und 46 a versehen, die sich jeweils in Rillen 47 a und 48 a befinden und mit der Stirnfläche des Gehäuses 1 und mit der Wand der Ringnut 39 a zusammenwirken.

Zur Gewährleistung einer hohen Genauigkeit der An­ ordnung des Mantels 5 (Fig. 1) jeder Verdichtungsstu­ fe 2 entlang der Längsachse des Verdichters und zur Vermeidung einer Schiefstellung jedes Mantels 5 in der horizontalen Teilungsebene C-C (Fig. 2) sowohl beim Zusammenbau als auch beim Betrieb des Verdichters ist im Gehäuse 1 (Fig. 1) des letzteren auf der Seite der hori­ zontalen Teilungsebene A-A im unteren Teil 1 b dessel­ ben symmetrisch in bezug auf die zur Längsachse des Verdichters senkrechte Vertikalebene eine Nut 49 (Fig. 7) eingearbeitet, die in Richtung der oberen Hälfte 5 b des Mantels 5 der Verdichtungsstufe 2 offen ist. In der hori­ zontalen Teilungsebene C-C des Mantels 5 sind an dessen unterer Hälfte 5 c zwei Ansätze 50 ausgebildet, die sym­ metrisch in bezug auf die Längsachse des Verdichters an­ ordnet sind. Jeder Ansatz 50 ist mit einer Stützscheibe 51 versehen, die mit dem Ansatz 50 mittels Schrauben 52 verbunden ist. Die Ansätze 50 ver­ hindern eine Verschiebung des Mantels 5 entlang der Längsachse des Verdichters, sind in einer von der Längs­ achse des Mantels 5 am weitesten entfernten Zone ange­ ordnet und so in die Nut 49 (Fig. 8) eingesetzt, daß die dem oberen Teil 1 a des Gehäuses zugewandte Fläche jedes Ansatzes 50 (Fig. 7) sowohl mit der horizontalen Tei­ lungsebene C-C des Mantels 5 als auch mit der hori­ zontalen Teilungsebene A-A des Gehäuses 1 zusammen­ fällt.

Zur Gewährleistung einer Selbstzentrierung der Dichtungen der Laufräder 12 und der Welle 15 (Fig. 1) ist in jeder Nut 49 (Fig. 8) eine Einlage 53 unterge­ bracht, deren eine Wand mit der Stirnwand 54 der Nut 49 zusammenwirkt, während die andere, gegenüberliegende Wand 55 mit einem Anschlag 56 (Fig. 7) versehen ist, welcher in bezug auf die Wand 55 vorsteht. Zwischen der Stirnfläche 57 des Ansatzes 50 und der Stirnfläche 58 des Anschlags 56 ist ein Spielraum vorgesehen, welcher der zulässigen Größe der Ver­ schiebung des Mantels 5 in der zur Längsachse des Ver­ dichters senkrechten Richtung gleich ist. Der Anschlag 56 besteht aus austenitischem Stahl. Die Verwendung von aus­ tenitischem Stahl für den Anschlag 56 ist durch seine hohe Plastizität bedingt, was die Selbstzentrierung der Mäntel 5 durch Quetschung der Anschläge 56 um eine Grö­ ße gewährleistet, die im wesentlichen dem Maß der wärme­ bedingten Verschiebung des Mantels 5 in der zur Ver­ dichterlängsachse senkrechten Richtung in der horizon­ talen Teilungsebene A-A des Verdichters gleich ist.

Zur Verhinderung einer Überströmung der zu ver­ dichtenden Luft entlang der Längsachse der Welle 15 (Fig. 3) aus dem Durchströmkanal 8 der nachfolgenden Verdichtungsstufe 2 in den Durchströmkanal 8 der vor­ hergehenden Verdichtungsstufe 2 sind Labyrinthdichtun­ gen 59 vorgesehen, von denen bei jeder die Fassung 60 mit Anschlägen 61 versehen ist, an der Innenwand 21 des Rückleitapparates 14 angebracht ist und eine mit der Welle 15 starr verbundene Buchse 62 umfaßt.

Zur Verhinderung von Überströmungen der zu verdich­ tenden Luft an den Austrittsstellen der Welle 15 (Fig. 1) aus dem Gehäuse 1 sind endseitige Labyrinthdichtungen 63, 64 vorgesehen. Die Fassung 65 der Labyrinthdichtung 63 ist im Gehäuse 1 auf der Seite des Saugraumes 3 ange­ ordnet und umfaßt eine mit der Welle 15 starr verbundene Buchse 62 a, während die Fassung 66 der Labyrinthdichtung 64 auf der Seite des Druckraums 4 angeordnet ist, und eine mit der Welle 15 starr verbundene Buchse 62 a aufweist.

Zur Verhinderung von Überströmungen der zu ver­ dichtenden Luft aus einem Hohlraum 67 (Fig. 3) hinter dem Laufrad 12 jeder Verdichtungsstufe 2 in einen Hohl­ raum 66 vor dem Laufrad 12 ist eine Labyrinthdichtung 69 vorgesehen, dessen Fassung 70 mit Anschlägen 71 verse­ hen ist, an der Außenwand 18 des Diffusors 13 angebracht ist und den abzudichtenden Bund 72 des Laufrades 12 um­ faßt.

Beim Betrieb des Verdichters wird im Innenraum 6 (Fig. 1) des Gehäuses 1 in den Ringräumen 7 ein gleicher Druck erzeugt, der dem Druck im Druckraum 4 gleich ist. Dadurch werden Kräfte erzeugt, die über die Oberfläche des Mantels 5 jeder Verdichtungsstufe 2 gleichmäßig verteilt sind und eine dichtende Wirkung auf die ver­ tikale Teilungsebene B-B (Fig. 3) des Mantels sowohl in der Verbindungszone seiner Außenwände 18, 20 als auch in der Verbindungszone der Innenwand 19 des Diffu­ sors 13 und der Innenwand 21 des Rückleitapparates 14 ausüben. Die über die Oberfläche des Mantels 5 gleich­ mäßig verteilten Kräfte üben ebenfalls eine dichtende Wirkung auf die horizontale Teilungsebene C-C (Fig. 2) des Mantels 5 aus. Die erwähnten Kräfte entlasten die Schraubenbolzen 22 (Fig. 3), welche die Schaufeln 16 des Diffusors 13 mit dessen Wänden 18, 19 verbinden, die Schraubenbolzen 24, welche die Schaufeln 17 des Rückleitapparates 14 mit dessen Wänden 20, 21 verbinden, und die Stiftschrauben 26, die den Diffusor 13 und den Rückleitapparat 14 jeder Verdichtungsstufe 2 verbinden. Außerdem vermindern diese Kräfte den Einfluß von dyna­ mischen Belastungen, die beispielsweise beim Pumpen durch Druckpulsationen des Mediums in den Ringräumen 7 des Ge­ häuses 1 und in der sich im Durchströmkanal 8 bewegenden Strömung hervorgerufen sind, auf die Schraubenbolzen 22, Schraubenbolzen 24 und Stiftschrauben 26. Dies erhöht die konstruktive Ermüdungsfestigkeit der letzteren und verhindert deren Ermüdungsbruch.

Das Fehlen eines auf den Mantel 5 jeder Verdichtungs­ stufe 2 wirkenden Druckgefälles schließt aus, daß Biegemomente in den Wänden 18, 19, 20, 21, den Schrau­ benbolzen 22, 24 und den Stiftschrauben 26 auftreten. Dieses gestattet es, die Dicke der Wände 18, 19, 20, 21 der Mäntel 5 zusätzlich zu vermindern und die Befe­ stigungselemente im Vergleich mit den bekannten Bauarten von Verdichtern ähnlicher Zweckbestimmung zu entlasten.

Der Prozeß der Komprimierung der Luft im Durch­ strömkanal 8 jeder Verdichtungsstufe 2 wird von einer Erhöhung der Lufttemperatur begleitet, wobei infolgedes­ sen die Wände 18, 19, 20, 21 des Mantels 5 sich erwär­ men, was ihre Wärmeausdehnung hervorruft, bei welcher der kleinere Spielraum "δ" (Fig. 2, 7) zwischen dem Anschlag 56 der Einlage 53 und der Stirnfläche 57 des An­ satzes 50 bis auf Null abnimmt. Hierbei wirkt die Stirn­ fläche 57 des Ansatzes 50 mit der Stirnfläche 58 des An­ schlags 56 zusammen. Die weitere Ausdehnung des Man­ tels 5 (Fig. 2) erfolgt in Richtung des größeren Spiel­ raumes "δ". Dies wird von der Selbstzentrierung der Labyrinthdichtungen 59, 60 (Fig. 3) der Laufräder 12 und der Welle 15 begleitet. Das Spiel zwischen den Fassungen 70, 60 der Labyrinthdichtungen 69, 59 der Laufräder 12 bzw. der Welle 15 wird so gut wie ring­ förmig.

Der Kreiselverdichter wird wie folgt montiert:

Zuerst bringt man in den unteren Teil 1 b (Fig. 1) des Gehäuses 1 mit den darin angeordneten Fassungen 36, 65, 66 der Labyrinthdichtung 35 beziehungsweise der endseiti­ gen Labyrinthdichtungen 63 und 64 die untere Hälfte 5 c (Fig. 2) des Mantels 5 jeder Verdichtungsstufe 2 mit dem in der Ringnut 39 (Fig. 5), die an der Stirnflä­ che 29 des Mantels 5 eingearbeitet ist, eingesetzten Halbring der Dichtungseinrichtung 28 sowie die untere Hälfte des Mantels 5 a der letzten Verdichtungsstufe 2 a mit dem in der Ringnut 39 a (Fig. 4) eingesetzten Halb­ ring der Dichtungseinrichtung 28 a ein.

Dabei setzt man die Ansätze 50 (Fig. 7) der unteren Hälfte 5 c des Mantels 5 bzw. 5 a in die Nuten 49 des unte­ ren Teils 1 b des Gehäuses 1 so ein, daß die den oberen Teil 1 a des Gehäuses 1 zugewandte Fläche der Ansätze 50 mit der horizontalen Teilungsebene A-A des Gehäuses 1 (Fig. 7) zusammenfällt.

Danach bringt man in den unteren Teil 1 b (Fig. 1) des Gehäuses 1 mit den darin aufgenommenen unteren Hälften 5 c der Mäntel 5 und des Mantels 5 a die Welle 15 samt den mit dieser starr verbundenen Laufrädern 12 der Verdichtungsstufen 2, 2 a, und den Buchsen 62, 62 a, 62 a ¹ ein.

Alsdann bringt man an der Wand 18 (Fig. 3) jeder Verdichtungsstufe 2, an der Wand 18 a (Fig. 4) der letzten Verdichtungsstufe 2 a auf den Anschlägen 71 die Fassun­ gen 70 und an der Wand 21 (Fig. 3) jeder Verdichtungs­ stufe 2 auf den Anschlägen 61 die Fassungen 60 an. Daraufhin mißt man in der horizontalen Teilungsebene C-C (Fig. 2) der unteren Hälfte 5 c des Mantels das Ra­ dialspiel zwischen der Fassung 60 (Fig. 3) und der Buch­ se 52.

Danach stellt man zwischen der Stirnfläche 57 (Fig. 7) jedes Ansatzes 50 und der Stirnfläche 58 des Anschlags 56 einen Spielraum ein, der im wesentlichen der Größe des Radialspiels zwischen der Fassung 60 (Fig. 3) und der Buchse 62 gleich ist.

Dann setzt man auf die unteren Hälften 5 c der Mäntel 5 und des Mantels 5 a die oberen Hälften 5 b der Mäntel 5 und des Mantels 5 a mit in den Ringnuten 39, 39 a der letzteren untergebrachten Halbringen der Dich­ tungseinrichtungen 28, 28 a auf und verbindet die Hälften 5 c und 5 b der Mäntel 5 und des Mantels 5 a mit­ tels nicht gezeigter Stiftschrauben mit Muttern, worauf man den oberen Teil 1 a des Gehäuses auf den unteren Teil 1 b stellt und die beiden Teile mit­ tels nicht gezeigter Schraubenbolzen und Stiftschrauben starr verbindet.

Ein in Fig. 10 dargestellter Kreiselverdichter mit vier Verdichtungsstufen, welcher beispielsweise für die Verdichtung des nitrosen Gases in technologischen Anlagen zur Herstel­ lung von schwacher Salpetersäure bestimmt ist, hat einen Aufbau, der dem des in Fig. 1 darge­ stellten Verdichters ähnlich ist. Den Unterschied bil­ det die Ausführung des Druckraumes 73 in Form einer Schnecke und die Verwendung eines unbeschaufelten Dif­ fusors 74 in der letzten Verdichtungsstufe 2 a. Bei die­ sem Verdichter steht der Druckraum 73 mittels einer Leitung 75, die sich außerhalb des Gehäuses 1 befindet, über einen Wärmeaustauscher 76, welcher mittels einer Leitung 77 mit einer Einrichtung 78 zur Messung des Durchsatzes des zu verdichtenden nitrosen Gases ver­ bunden ist, und über eine Leitung 79, die an eine Öffnung 80 in der Wand des Gehäuses 1 angeschlossen ist, mit dem Innenraum 6 des Gehäuses 1 in Verbindung.

Die Durchsatzmeßeinrichtung 78 ist mit einem Ge­ rät 81 elektrisch gekoppelt, das den Durchsatz des Mediums er­ faßt.

Der Kreiselverdichter arbeitet ähnlich wie vor­ stehend beschrieben. Falls aber ein Pumpen des Ver­ dichters entsteht, welches zu Druckpulsationen im Druckraum 73 führt, klingen die letzteren in den Lei­ tungen 75, 77 und 79 ab.

Das Vorhandensein der Einrichtung 78 zur Messung des Durchsatzes des zu verdichtenden Gases erlaubt es, wäh­ rend des Betriebes des Verdichters über den Zustand sei­ nes Strömungsteils zu urteilen. Das Fehlen einer Über­ strömung des Gases aus dem Druckraum 73 in den Innen­ raum 6 des Gehäuses zeugt davon, daß die Verbindung der Mäntel 5 der Verdichtungsstufen 2 längs der verti­ kalen Teilungsebene B-B (Fig. 3), die Verbindung der unteren Hälfte 5 b und der oberen Hälfte 5 c in der hori­ zontalen Teilungsebene C-C (Fig. 8) der Mäntel 5 und des Mantels 5 a sowie die Dichtungseinrichtungen 28 (Fig. 5), 28 a (Fig. 4) die erforderliche Dichtheit ge­ währleisten.

Eine jähe Vergrößerung der Überströmungen des Gases, festgestellt durch die Einrichtung 78 (Fig. 10), zeugt von einer Betriebsstörung des Verdichters und er­ fordert eine Stillsetzung desselben, um die Störungs­ ursache aufzudecken.

Da das nitrose Gas im Druckraum 73 eine hohe Temperatur von z. B. 350°C hat, wird zur Vermeidung einer zusätzlichen Erwärmung des verdichteten Gases in den Durchströmkanälen 8, 8 a der Verdichtungsstufen 2, 2 a das aus dem Druckraum 73 überströmende Gas im Wärme­ austauscher 76 gekühlt. Dies gewährleistet die Stabi­ lität der gasdynamischen Kennlinien des Verdichters.

Claims (10)

1. Kreiselverdichter mit horizontaler Teilungsebe­ ne, in dessen Gehäuse (1) Verdichtungsstufen (2 und 2 a) angeordnet sind, von denen die in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums erste Stufe (2) mit dem Saugraum (3) des Verdichters und die letzte Stufe (2 a) mit dem Druckraum (4) in Verbindung steht, wobei jede Stufe (2) sich in einem mit dem Gehäuse (1) ver­ bundenen Mantel (5) befindet, die Außenfläche der Wand des Mantels (5) im Innenraum (6) des Gehäuses (1) Ring­ räume (7) bildet, und die Innenfläche der Wand des Mantels (5) den Durchströmkanal (8) der Stufe (2) begrenzt, welcher mit dem Durchströmkanal (8 oder 8 a) der in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums nach­ folgenden Stufe (2, 2 a) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmkanal (8, 8 a) jeder Stufe (2, 2 a) von dem Ringraum (7) iso­ liert ist, der mit den anderen Ringräumen (7) entlang der Innenfläche (9) der Wand des Gehäuses (1) verbun­ den ist, dessen Innenraum (6) mit dem Druckraum (4) in Verbindung steht.

2. Kreiselverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Isolierung des Durchströmkanals (8, 8a) jeder Verdichtungsstufe (2, 2 a) von dem Ringraum (7) mit Ausnahme des ersten Ringraums eine erste Dichtungseinrichtung (28) vorgesehen ist, die an der Stirnfläche (29) des Mantels (5) einer vor­ hergehenden Stufe (2) angebracht ist, wobei diese Stirnflä­ che der Stirnfläche des Mantels (5 bzw. 5 a) einer nachfolgenden Stufe (2 bzw. 2 a) in der Verbindungszone der Durchströmkanäle dieser Stufen zugewandt ist, wäh­ rend der erste Ringraum (7) von dem Saugraum (3) des Verdichters mittels einer zweiten Dichtungseinrich­ tung (28) isoliert ist, die an der Stirnfläche (30) der Wand des Gehäuses (1) angebracht ist, welche den Saugraum (3) in seiner Verbindungszone mit dem Durchströmkanal (8) der ersten Verdichtungsstufe (2) begrenzt.

3. Kreiselverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsein­ richtung (28) einen Ring (38), der in einer an der Stirnfläche (29) des Mantels (5) eingearbeiteten Ring­ nut (39) untergebracht ist, und ein Mittel zur Ver­ schiebung des Rings (38) entlang der Längsachse des Ver­ dichters aufweist.

4. Kreiselverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (38) mit Dichtelementen (45, 46) versehen ist, von denen das eine (45) in einer Rille (47) aufgenommen ist, die an der Stirnfläche des Ringes eingearbeitet ist, wel­ che der Stirnfläche der nachfolgenden Stufe (2 bzw. 2 a) zugewandt ist, während das andere Dichtelement (46) in einer Rille (48) aufgenommen ist, die in der zylin­ drischen Oberfläche des Ringes (38) eingearbeitet ist, welche mit der Wand der Ringnut (39) des Mantels (5) zu­ sammenwirkt.

5. Kreiselverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) auf der Seite der horizontalen Teilungsebene (A-A) in seinem unteren Teil (1 b) symmetrisch in bezug auf eine durch die Längsachse des Gehäuses (1) gehende Vertikalebene eine Nut (49) eingearbeitet ist, die zur Seite des Mantels (5 bzw. 5 a) der Verdich­ tungsstufe (2 bzw. 2 a) hin offen ist, wobei in der hori­ zontalen Teilungsebene (C-C) desselben ein Ansatz (50) vorgesehen ist, welcher die axiale Verschiebung des Man­ tels (5 bzw. 5 a) verhindert, sich in einer von der Längs­ achse des Mantels (5 bzw. 5 a) am weitesten entfernten Zone befindet und in der Nut (49) so angeordnet ist, daß seine dem oberen Teil (1 a) des Gehäuses (1) zuge­ wandte Fläche sowohl mit der Teilungs­ ebene (C-C) des Mantels (5 bzw. 5 a) als auch mit der Teilungsebene (A-A) des Gehäuses (1) zusammenfällt.

6. Kreiselverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nut (49) eine Einlage (53) angeordnet ist, deren eine Wand mit der Stirnwand der Nut (49) zusammenwirkt, wäh­ rend die gegenüberliegende andere Wand mit einem über sie vorstehenden An­ schlag (56) versehen ist, dessen Stirnfläche in bezug auf die ihr zugewandte Stirnfläche des Ansatzes (50) mit einem Spielraum angeordnet ist, welcher der Größe der zu­ lässigen Verschiebung des Mantels (5 bzw. 5 a) in der zur Längsachse des Verdichters senkrechten Richtung gleich ist.

7. Kreiselverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (56) aus austenitischem Stahl besteht.

8. Kreiselverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (6) des Gehäuses (1) mit dem Druckraum (4) mittels einer außer­ halb des Verdichters liegenden Leitung in Verbindung steht.

9. Kreiselverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Leitung eine Einrichtung (78) zur Messung des Durchsatzes des zu ver­ dichtenden Mediums angebracht ist.

10. Kreiselverdichter nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungs­ richtung des zu verdichtenden Mediums in der Leitung ein Wärmeaustauscher (76) vor der Einrichtung (78) zur Durch­ satzmessung angeordnet ist.